趙宇
對于力學(xué)知識,我們有很豐富的感性認識.但這些認識多是零碎的,到底什么是力?如何精準(zhǔn)地定義它?和學(xué)習(xí)其他物理概念一樣,同學(xué)們在學(xué)習(xí)力的概念時必須要經(jīng)歷感知、描述、測量等認知過程,才能達到逐步認識、掌握、深化的目的,
力的概念
人推車,人用了力,車受到了力;雙手拉彈簧,人用了力,彈簧受到了力,人可以對物體施力.其他物體也可以對別的物體施力.壓路機壓路,壓路機對路面施力;磁鐵吸引鐵釘時.磁鐵對鐵釘施力,
為了便于研究問題.在物理學(xué)中常把生活中所說的“推”“拉”“擠”“壓”“吸引”“排斥”等概括為“作用”.這樣,我們可以說,力是物體對物體的作用.發(fā)生作用的兩個物體.施加力的叫施力物體.另一個叫受力物體,
力的作用效果
用力捏橡皮泥,橡皮泥的形狀發(fā)生了變化,撤去力,橡皮泥不能恢復(fù)原狀:用力壓或拉彈簧,彈簧縮短或伸長,形狀(長度)也發(fā)生了變化,撤去力,彈簧恢復(fù)原狀,可見,力能改變物體的形狀.使它發(fā)生形變.
足球比賽中,運動員大力射門,足球由靜止開始運動:守門員魚躍跳起,干凈利落地將足球捕獲,足球又由運動變?yōu)殪o止;進攻隊員門前搶點.頭球攻門,足球改變運動軌跡飛向球門,球的運動方向和快慢均發(fā)生了變化.在物理學(xué)中,物體由靜止開始運動或由運動變?yōu)殪o止、物體運動的快慢或方向發(fā)生改變,這幾種情況都叫作物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,大量的實驗和事實表明.力可以改變物體的運動狀態(tài).
由此可見,力的作用效果有兩個:一是力能使物體發(fā)生形變,二是力可以改變物體的運動狀態(tài).
例1 下圖所示的各種現(xiàn)象中.物體運動狀態(tài)沒有改變的是().
解析:運動狀態(tài)的改變就是指速度改變,包括速度的大小發(fā)生變化,或方向發(fā)生變化,或大小和方向同時發(fā)生變化:運動狀態(tài)不變一定滿足速度的大小和方向都不變,運動員把飛來的足球踢出去,足球的運動狀態(tài)改變了:小孩勻速從滑梯滑下,小孩的運動速度大小和方向均未發(fā)生變化,所以其運動狀態(tài)不變:核外電子繞原子核勻速轉(zhuǎn)動時,速度的方向時刻在發(fā)生變化:剛剛起飛的火箭在不斷加速上升.火箭的運動狀態(tài)在變化.
答案:B
力的三要素
用力拉彈簧,彈簧伸長,用力越大,彈簧被拉得越長;用力壓彈簧,彈簧縮短,用力越大,彈簧被壓得越短;打臺球時,擊球力量的大小和方向都會影響球能否入袋.可見,力的大小、方向不同,作用效果就不同,關(guān)門時,越靠近門軸推門,越費力,說明力的作用點也會影響力的作用效果,我們把力的大小、方向、作用點叫作力的三要素.
在研究力的問題時,為了簡單、方便地表示力,物理學(xué)中通常用一條帶箭頭的線段表示力.在受力物體上沿著力的方向畫一條線段.線段的長短表示力的大小,在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向,線段的起點(或末點)表示力的作用點,這種表示力的方式叫力的示意圖,
例2如圖l所示.小亮同學(xué)把一把鋼尺下端固定,然后分別用力F1、F2、F3、F4去推它,使它發(fā)生甲、乙、丙、丁各圖所示的形變,若F1=F3=F4( ).
A.圖甲和圖乙說明力的作用效果跟力的大小有關(guān)
B.圖丙和圖丁說明力的作用效果跟力的方向有關(guān)
C.圖乙和圖丁說明力的作用效果跟力的作用點有關(guān)
D.圖乙和圖丙說明力的作用效果跟力的方向有關(guān)
解析:圖甲和圖乙,力的方向和作用點相同.研究力的作用效果跟力的大小的關(guān)系.力越大鋼尺形變越大,故A正確;圖丙和圖丁,力的大小相同,力的作用點和方向不同,沒有遵循控制變量的研究方法.無法研究力的作用效果跟力的方向的關(guān)系,故B錯誤;圖乙和圖丁,力的方向相同,力的大小和力的作用點不同,沒有遵循控制變量的研究方法.無法研究力的作用效果跟力的作用點的關(guān)系,故C錯誤;圖乙和圖丙,力的作用點相同,力的大小和力的方向不同,沒有遵循控制變量的研究方法,無法研究力的作用效果跟力的方向的關(guān)系.故D錯誤.
答案:A
力的作用是相互的
我們提重物時.會感到手也受到重物向下的拉力.可見,手對重物施力的同時,重物也對手施加了力,這種現(xiàn)象在日常生活中很常見.游泳時,我們向后劃水,對水施加了力,同時,水也給我們施加了力,推動我們前進,實驗結(jié)果表明,施力物體對受力物體施力時,受力物體也同時對施力物體施加力的作用,也就是說,物體間力的作用是相互的.
例3 甲、乙兩只相同的船以相同的速度駛向岸邊,當(dāng)靠近岸且距離相同時,甲船上的水手將纜繩拋出套在岸邊的木樁上.自己用力拉船:乙船上的水手把纜繩拋給岸上的另一個人,兩人共同用力拉船.若三個人用力一樣大,則().
A.甲船先靠岸
B.乙船先靠岸
C.兩船同時靠岸
D.條件不足,無法判斷誰先靠岸
解析:甲船上的水手用力拉拴在木樁上的繩子,因為力的作用是相互的,所以木樁也以同樣大小的力通過繩子拉船.從物理本質(zhì)上看.甲船的受力情況和乙船完全一樣.只要三個人用力一樣大,甲船的運動情況和乙船毫無區(qū)別,所以兩船會同時靠岸,
答案:C
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